Chapitre 12: La physique nucléaire

12.4 La désintégration radioactive Chaque atome a une probabilité constante de se désintégrer en un temps donné. Le nombre de désintégration par unité de temps est donc proportionnel au nombre total d’atomes pouvant se désintégrer. La constante de proportionnalité λ est la constante de désintégration. Il en découle que le nombre d’atomes restant N décroît exponentiellement en fonction du temps. Par définition, le temps de demi-vie T½ est le temps nécessaire pour que la moitié des atome se soient désintégrés (il en reste donc la moitié). Le taux de désintégration R est le nombre de désintégrations par unité de temps. Il est souvent plus facile d’utiliser R qui est directement mesurable, contrairement à N.

12.4 (suite) La datation radioactive Le 14C est constamment produit par les rayons cosmiques dans la haute atmosphère et ainsi son abondance dans l’atmosphère est constante: Lorsqu’un organisme vivant meurt, son abondance en 14C commence à diminuer car il n’absorbe plus le CO2 de l’atmosphère.

Ch. 12: Exercice E25

12.5 Les réactions nucléaires Une réaction nucléaire dans laquelle une collision entre une particule a et un noyau X produit un noyau Y et une particule b. La réaction est exothermique si Q > 0 et endothermique si Q < 0. Il s’agit d’une transmutation induite artificiellement contrairement à la radioactivité qui fait intervenir une transmutation spontanée des atomes.

12.6 La fission La fission est le processus par lequel un noyau lourd de divise en deux fragments de grandes tailles. Le modèle de la goutte d’eau permet d’expliquer ce phénomène. La fission peur être spontanée ou être induite par l’absorption d’un neutron. Si la fission libère de neutrons, ceux-ci peuvent alors induire des fissions dans d’autres atome. Ce processus peut se répéter et donner lieu à une réaction en chaîne. Il y a dégagement d’énergie car l’énergie de liaison par nucléon de l’atome qui fissionne est plus faible que l’énergie de liaison par nucléon des noyaux produits (Fig. 12.2).

12.7 La fusion La fusion est le processus par lequel deux noyaux légers se combinent pour donner un noyau plus lourd. Pour fusionner, les deux noyau doivent surmonter la forte barrière de potentiel crée par la répulsion électrostatique (200 keV = 2 GoK). Il y a dégagement d’énergie car l’énergie de liaison par nucléon des atomes qui fissionnent est plus faible que l’énergie de liaison par nucléon du noyau produit (Fig. 12.2). Un ensemble de réactions appelé chaîne proton-proton ont lieu à l’intérieur du soleil à une température plus faible (1.5 MoK). Cette réaction est extrêmement lente et ne peut être utile sur terre.